汽車電子行業靜電防護技術

張峻銘　王藝萌　鄒金城　劉斌

摘 要：在汽車電子行業發展迅速的今天，靜電是造成電子器件損壞的主要原因之一。在生產過程中如果有靜電產生，將會對生產和使用造成很大的影響，因此汽車電子行業的工作人員需要在工作中采取相應的措施以防止靜電的產生。本文就汽車電子行業生產過程中靜電產生的原因、靜電的危害以及防護措施展開了詳細的論述。

關鍵詞：汽車電子 靜電防護 靜電危害

Electrostatic Protection Technology in Automotive Electronics Industry

Zhang Junming，Wang Yimeng，Zou Jincheng，Liu Bin

Abstract：With the rapid development of automotive electronics industry， static electricity is one of the main causes of electronic device damage. If there is static electricity in the production process， it will have a great impact on the production and use， so the staff of the automotive electronics industry need to take corresponding measures in their work to prevent the generation of static electricity. In this paper， the causes of static electricity， the harm of static electricity and the protective measures are discussed in detail.

Key words：automotive electronics， electrostatic protection， electrostatic hazards

1 引言

從公元前585年塔勒斯發現用絲綢摩擦琥珀能夠吸引輕小的物體，到公元三世紀《博物志》中記載的“今人梳頭、解著衣時，有隨梳、解結有光者，也有咤聲”，人類很早之前就發現了靜電并記載了下來。靜電在我們的生活中隨處可見，在汽車電子行業的生產過程中更是如此，隨著科技的進步汽車電子化的程度成為了衡量汽車現代化發展水平的重要指標，然而在生產過程中由于靜電產生的損失不計其數。本文首先分析了在生產過程中靜電產生的原因，隨后介紹了靜電的危害，最后從防止靜電產生和消除靜電荷兩個角度總結了靜電防護的技術與措施。

2 汽車電子行業生產過程中靜電產生的原因分析

2.1 靜電現象

在分析靜電產生的原因之前，首先需要了解一下什么是靜電。所謂靜電，是指由于電子在不同的物質間發生了轉移，物質失去了正負電荷平衡而導致的放電現象。由于不同物質的材料構成不同，導致內部的原子核對電子的束縛能力有強弱之分，從而表現為外部靜電放電的大小不一。

2.2 靜電分析

在汽車電子產品生產過程中，由于復雜的作業環境，導致靜電產生的原因或路徑難以發現和區分。在這里我們主要將其分為兩大類進行討論分析：第一，人體衣物靜電產生分析;第二，生產設備靜電產生分析。

2.2.1 工作人員衣物

汽車電子行業的工作人員的工作服一般為化纖或純棉材料制成，在工作過程中衣物與人體、工作臺等摩擦就會產生0.2—10c的電荷。此時工作人員的服裝表面就會產生高達7kv的靜電電壓，當工作人員與生產的電子器件接觸時，服裝所帶的靜電就會通過電子器件釋放，目前汽車電子行業的電子器件越發趨于集成化，人體所釋放的靜電很可能將元器件擊穿，這對電子器件來說是致命的。同時工作人員所穿的鞋子多為橡膠底，這類絕緣鞋底與地面摩擦也會產生電荷使人體帶電。

2.2.2 生產設備與包裝物

由于生產電子器件時需要用到包括清洗、噴漆等利用空氣壓縮機工作的生產設備，在工作時高速流動的空氣與物體摩擦會產生大量的靜電荷。同時元器件的熱烘工序所使用的風箱由于空氣流動與風箱摩擦也會產生大量的靜電荷，對工序造成影響。當機械設備進行器件加工或電子產品生產時，其所經過的每一道生產工序都有產生靜電的可能性。如在進行汽車外殼的生產時，需要經過澆鑄、切割、沖壓、焊接、涂裝等生產步驟，在此過程中機械設備會經過高溫高壓和頻繁摩擦的作用，從而帶上大量的靜電荷，如果不及時采取相關的靜電防護措施，就會對機械設備或電子產品產生不利作用，從而影響企業的生產效率和經濟效益。電子元器件的外包裝多為聚乙烯等的高分子材料，這些材料與周圍物體發生摩擦時極易帶電，從而對電子器件造成損害。

2.2.3 電子器件生產過程

在汽車電子器件的生產過程中，每道工序都有可能產生靜電，從而對電子器件的的生產造成危害，具體生產過程中靜電危害的部位如下表1。

3 汽車電子行業生產過程中的靜電危害

3.1 靜電吸附

由物理學知識可知，當物體帶有靜電時會吸附空氣中0.1微米到1微米的微小顆粒，當電子器件上的半導體零件吸附了大量的顆粒，尤其在生產車間隨處可見石英、硅、玻璃等微塵，如果不及時清理就會導致半導體器件功能下降甚至失效，使得產品的安全性能及使用年限降低。如電子器件中的硅片，產生靜電后會大量吸附空氣中的微粒，如不及時清理硅片就會喪失功能。

3.2 靜電放電

在汽車電子行業的生產過程中，生產環境及生產人員都可能攜帶不同程度的靜電，當靜電積累到一定程度后就會發生靜電放電，靜電放電受環境、氣候等很多因素影響，具有很強的隨機性。在放電的過程中瞬間高壓可以達到上萬伏，大多數電子器件只能承受100V的電壓，靜電放電產生的電壓遠遠高于器件所能承受的電壓。在汽車電子器件的生產、運輸、安裝、使用過程中如果發生靜電放電，將直接損壞器件造成很大的損失。

3.3 靜電擊穿

靜電擊穿的劃分通常會分成軟擊穿，硬擊穿兩種。軟擊穿可以理解為使器件的各種性能變差勁了，而硬擊穿可以說是殺傷力更大一些，一次性可能使器件徹底損害，所以不難看出，軟擊穿下的器件仍可以工作，只是效率上大幅度下降，久而久之，遲早還是會發生硬擊穿，造成器件的永久性失效，同時也可能出現燃燒，爆炸。或者說由于靜電效應熱效應的存在，出現器件中局部的高溫熱源，人體也可能受到強電擊的危害，造成精神方面的過度緊張;還可能引發電磁干擾。所以說靜電的產生不僅僅是危害到產品自身，也極可能危害到生產者自身的健康。因此在整個電子產品的生產過程當中，必須大力加強靜電防護的相關工作。

3.4 人體靜電

在汽車電子行業生產過程中，人體所產生的靜電最多，人體與衣物摩擦會產生大量的靜電荷，當電量積累到足夠大時就會對外放電對電子器件造成損害。同時如果人體長時間在靜電輻射的環境下，會產生焦慮、頭痛等不良癥狀，人體的靜電對外釋放時如果靜電電流過大，會使人有瞬間的刺痛感。

4 靜電防護技術與措施

4.1 靜電接地保護

在汽車電子器件的生產過程中，靜電接地是最常用的方法。在接法上分為串聯接地、并聯接地、網狀接地。其中最常用的是串聯接地，這種接法的優點是簡單且有效，缺點是存在電位差，有可能造成電位間放電。并聯接地是將不同的電子設備單獨的與地線相連，這種接法解決了串聯接地的電位差之間放電的問題，但工程量和成本也相對提高。網狀接地是將串聯接地與并聯接地相結合產生的方法，將電子設備連接在網狀地線的交叉點上達到接地的效果。

4.2 人體靜電防護

人體極易產生靜電并且攜帶靜電，因此在生產過程中人體靜電防護必不可少，在生產過程中，工作人員應該按照規定佩戴各類防護用具。同時在車間入口應放置導電接地體，人員在進入生產車間之前應觸摸導電體導出身體所攜帶的靜電，在生產過程中人員應該穿戴防靜電服、防靜電腕帶等，這些人體防護裝備可以有效消除靜電。想要有效防控靜電企業需要制定一套完備的人員靜電防護手冊，安排人員對靜電防護知識進行學習。

4.3 增加車間空氣濕度

空氣濕度是影響靜電產生的重要因素，有資料顯示當空氣濕度低于30%時有利于靜電的產生，而當空氣濕度高于45%時靜電不易產生靜電。因此在電子器件的生產車間應該采用空調、空氣加濕器等增加空氣濕度的設備，這種方法不僅簡單易行且成本低。將車間的空氣濕度維持在60%左右可以有效降低車間靜電的形成。

4.4 離子中和技術

離子中和技術是利用正負電荷之間相互吸引與排斥的原理來消除靜電，最常用的是離子風機，它是利用高壓電場使空氣局部電離生成離子與電子對，這些離子與電子對會與帶電體發生中和作用，從而消除靜電。技術人員應當結合車間環境，將離子中和技術與靜電接地技術相結合，最大程度上消除靜電。

4.5 應用防靜電材料

在汽車電子行業的生產過程中，靜電的危害貫穿整個生產過程，有一部分區域對靜電防護的要求非常高，這就要求設計師在進行車間設計時對這些重點區域選擇合適的防靜電材料，對于不同的環節和設備選擇最為合適的防靜電材料，可以將靜電損失降到最低。比如在通風管道的內壁涂刷三聚氰胺可以有效降低空氣中的靜電聚集。在車間地面可以采用防靜電高架地板，快速將靜電導走，可以有效防止靜電聚集。

4.6 提高工作人員靜電防護意識

在進行設備防靜電的同時，也要提高作業人員對于靜電防護的知識，企業需要根據自身的實際情況制定相應的人員培訓計劃，不僅要讓員工熟記靜電防護的知識，同時也要讓其認識到靜電防護的意義所在，增強防護意識。如果工作人員都能按照相關規定進行工作，靜電危害將會極大程度上避免。

5 結語

目前汽車電子行業蓬勃發展，生產汽車電子器件的企業越來越多，對于這種精密行業靜電會直接影響電子器件的質量與精度，為企業造成損失。對于靜電防護應當從源頭抓起，以“防”為先以“導”為主，從生產過程中的每一道工序抓起利用現已成熟的防靜電手段進行有效的靜電防護，在靜電防護完備的情況下生產更多的汽車電子器件，為企業創造更多的經濟效益。

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